煤田水文地質條件包括哪些
1. 開灤煤田的開采地質條件
開灤煤田的煤層以中厚煤層為主,傾角由緩傾斜至急傾斜,地質條件總體上屬中等。回煤田水文地質條件較復雜答,有五個主要含水層,水量豐富,尤以煤系下伏奧陶紀石灰岩的岩溶裂隙水對礦井威脅最大,曾多次發生突水及特大型突水災害。瓦斯含量以向斜西北翼各礦井為高,屬高瓦斯礦井及瓦斯突出礦井;東南翼較低,一般為低瓦斯礦井。煤層自然發火期較長,一般無自燃現象。
2. 水文地質條件
1.含水層及其特徵
在礦區,地下水含水層系統包括侏羅-三疊系阿加德茲群砂岩含水層系統和二疊系伊澤固安達組長石砂岩含水層系統。
圖8-9 研究區花崗岩的分布與鈾的來源示意圖
第一含水層系統侏羅-三疊系阿加德茲群砂岩層在阿澤里克穹窿中部缺失,主要分布在以穹窿斷裂構造帶為界的外部地區。在穹窿西翼、北翼和東翼,阿加德茲群砂岩層均出露地表,呈狹長帶狀,與大氣降水相連,在雨季有一定的降水補給。該含水層受穹窿和斷裂構造作用的影響,地下水在部分地段富存。在穹窿東翼,阿加德茲群砂岩與其頂部阿薩烏阿組砂岩出露地表,區域斷裂形成的次級斷裂和裂隙發育,成為導水和阻水構造,在其附近形成泉群。阿澤里克村附近的泉群就是在次級斷裂裂隙的導通下出露地表形成眾多湧泉。在穹窿北翼,IR礦床區,該含水層埋深達200m以上。在穹窿西翼和西北翼G礦床和T礦床分布區,含水層系統部分出露地表,沿岩層傾向逐漸變深,主礦體含水層系統埋深分別為60m和70m以下。在穹窿南翼,由於地層整體下沉,該含水層系統深埋於地下。受區域性地下水補給作用,在斷裂構造的阻隔作用下,南翼成為很好的含水層儲水地帶,地下水相對富集。
第二含水層系統為二疊系伊澤固安達組長石砂岩含水層。該含水層系統在穹窿核部為潛水含水層,在穹窿核部,因伊澤固安達組砂岩含水層隔水頂板被剝蝕,砂岩大面積出露地表,成為潛水含水層。Gueleli村東部和Teguida-In-Tessoum村附近出現的湧泉,即為該含水層地下水。而在礦區其他部位,該含水層系統均深埋於地下,為深層承壓含水層。在穹窿南部,該層地下水含水層系統埋深在200m以下。
2.礦區水文地質特徵
在礦區,分布有T礦、G礦和IR礦3個礦床。這3個礦床含鈾礦層均為下白堊統阿薩烏阿組砂岩層,該岩層多為緻密粉砂岩和細砂岩,其透水性較弱,含水量較少。而其底部則為礦區的第一含水層阿加德茲群砂岩含水層,為承壓含水層,其承壓水頭高度較高,均接近地表,部分地段高出地表。
(1)T礦床水文地質
在T礦床,含水層岩性為細砂岩、(中)細粒砂岩、(中)粗粒砂岩,厚度在7.5~14.6m之間。在礦床范圍內隨著岩層走向其深度逐漸加深,厚度有所變化,岩性總體變化不大。從T礦床岩心取樣資料來看,該岩層斷裂裂隙不發育,而節理、層理發育,在垂直方向自上而下岩石組成顆粒逐漸變粗,且膠結固化度降低,孔隙度增大,表明含水層越往底部滲透性越好,儲水能力越優良。
T礦床含水層頂板隔水層主要為白堊系泥岩、粉砂質泥岩,沿走向及傾向岩性變化不大。從整體上看(除穹隆頂部被剝蝕外)含水層隔水頂板厚度較大,膠結固化程度較高,隔水性較好。而含水層隔水底板也為泥岩和粉砂質泥岩,膠結較緻密。
T礦床含礦層地下水為承壓水。根據T礦床內水文孔SHW-T2資料,T礦床頂板地下埋深為68.93m,地下水承壓水位為地面以下11.7m。
T礦床地下水為弱鹼性微鹹水,pH值為8.8,水溫23.9℃,無色透明,總礦化度為2.27g/L,總硬度為78.4mg/L,屬軟水。按地下水離子成分含量,其水質類型為Cl-HCO3-Na型,即氯重碳酸鈉型水;按成因類型分類,其地下水類型為NaHCO3型,為蘇打化區地下水,表明為陸相成因。
(2)G礦床水文地質
G礦床位於背斜構造西翼,區域性阿澤里克斷裂構造西端的尾部。由於受東西向區塊的擠壓,斷裂構造末端變異、錯斷,斷距達750m,次級構造發育且無序,呈網格狀展布。由於礦床含水層地下水為區域性補給,這些構造無疑加大了地下水的水力聯系,含水層厚度加厚為13.5~23.1m。
G礦床含礦層阿薩烏阿組砂岩含水層因受構造作用,從地表出露處沿岩層傾向逐步埋深於地下深部。其隔水頂板與區域地質條件相同,為白堊系伊臘澤爾組泥岩和粉砂質泥岩,是良好的隔水層頂板;其底部因與礦區第一含水層侏羅-三疊系阿加德茲群砂岩含水層連通,涌水量較大,受次級構造影響,水文地質條件較為復雜。
G礦床第一含水層地下水為承壓水。根據SHW-G2水文孔資料,其頂板埋深為59.50m,承壓水位高度溢出地表,為承壓自流。地下水為弱鹼性鹹水,無色透明,pH值為8.6,水溫28℃,礦化度為6.57g/L,總硬度為40.24mg/L,屬極軟水。按地下水離子成分含量,其水質類型為Cl-Na型,即氯化鈉型水;按成因類型分類,其地下水類型為NaHCO3型,為蘇打化區地下水,表明為陸相成因。
(3)IR礦床水文地質
在IR礦,含礦層分布於下白堊統下部阿薩烏阿組的砂岩中,其底部為侏羅-三疊系阿加德茲群砂岩第一含水層;頂部為白堊系伊臘澤爾組紅褐色泥岩,沿岩層傾向逐漸加深,至主礦床頂板埋深在190多米,是良好的隔水頂板。在近地表的第四系鬆散堆積層中,孔隙度較大,但是其上部多為隔水較好的黏土層,含水量極少。
IR礦分為兩個含水層:其一為第四系洪積含水層,其補給來源於大氣降水,地下水位隨季節的變化而變化。雨季地下涌水量增加,枯水期地下涌水量減少;其二為阿薩烏阿組砂岩弱含水層,從不同水文孔承壓水頭高度不同情況來看,其地下水補給來源主要來自底部侏羅-三疊系阿加德茲群砂岩組第一含水層越流補給和區域性地下水補給。
含水層岩性主要為細砂岩、(中)細粒砂岩和(中)粗粒砂岩。在礦床范圍內只在深度和厚度上有所變化,岩性變化不大。從岩心地質編錄資料來看,斷裂構造不甚發育,節理、層理發育,充填物多為鈣質,含水層厚8~16m,沿垂直方向自上而下岩石顆粒逐漸變粗,且自上而下膠結固化度降低,空隙度加大。
頂底板隔水層岩性主要為灰色泥岩、灰褐色粉砂質泥岩,硅質膠結,沿走向及傾向上岩性變化不大,從整體上看頂板厚3~5m,大於底板厚度,膠結固化程度高,底板次之。
IR礦床地下水為弱鹼性鹹水,無色透明,pH值為8.4,水溫23.60℃,礦化度為9.06g/L,總硬度為78.4mg/L,屬軟水。按地下水離子成分含量,其水質類型為Cl-Na型,即氯化鈉型水;按成因類型分類,其地下水類型為NaHCO3型,為蘇打化區地下水。
3. 礦井水文地質類型劃分的種類及依據有哪些
分為簡單、中等來、復雜、極復源雜四種。
礦井水文地質類型根據礦井水文地質條件、涌水量、水害情況和防治水難易程度區分的類型,分為簡單、中等、復雜、極復雜四種。
主要是研究地下水的分布和形成規律,地下水的物理性質和化學成分,地下水資源及其合理利用,地下水對工程建設和礦山開採的不利影響及其防治等。
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礦井水文地質的相關研究:
1、闡述地下水起源與形成的基本知識(包括地下水的賦存條件),並探討大氣水、地表水、土壤水與地下水相互轉化、交替的基本規律。
2、主要研究地下水流的基本微分方程,包括地下水向井、渠的流動,以揭示地下水位和水量的時空變化規律。同時探討包氣帶水與地下水溶質運移的基本方程。
3、討論在不同的天然因素和人為因素影響下的地下水動態變化規律,以及不同條件下的地下水水均衡方程。
4. 西北地區煤田水文地質條件與煤層氣富集
水文地質條件對煤層氣具有水力封閉和水力驅替-運移的雙重作用。水力封閉作用有利於煤層氣的保存,而水力驅替-運移作用則引起煤層氣的逸散。一般而言,地下水壓力大,煤層氣含量高;反之則低。地下水的強徑流帶煤層氣含量低,而滯流帶煤層氣含量高。西北地區侏羅系煤田沉積在坳陷型盆地中,地下水以盆地為單元形成獨立的水文系統,屬於裂隙型煤田水文地質類型區。礦區地下水的循環主要為在山前接受降水補給,地下水在扇緣地區以泉或沼澤形式排泄,少數礦區可接受地表水補給,而以蒸發為其主要排泄形式。總體上該地區降水量稀少,而蒸發量卻很大。因此,存在水壓封閉氣藏的可能性較小。但鄂爾多斯盆地石炭—二疊系煤田屬於孔隙-岩溶型水文地質類型區,陝北、渭北、河東及寧北石炭—二疊紀煤田及內蒙古桌子山礦區中,含水岩層為石炭系太原組及奧陶系馬家溝組灰岩,地下水受岩性及構造裂隙發育程度控制。富水極不均一,地下水主要接受大氣降水及地表水滲漏補給,其排泄主要沿著構造裂隙及溶蝕孔洞運動,地下水位埋藏較深,因此該區易於形成水壓封閉氣藏。
橫山堡礦區逆斷層發育,斷面具有良好封閉性,對煤層氣藏的保存極為有利。從各井的水型和礦化度來看,斷層上下盤的水型基本一致,屬於過渡成因的NaKCO3型水和深層成因的CaCl2型水,總礦化度9.215~35.11 g/L。由於煤層頂底板岩性為泥岩,厚度大,對煤層氣封蓋能力強,使該區處於承壓水封閉環境,有利於煤層氣保存成藏。
吳堡礦區鼻狀構造東端揚起,向西傾伏,傾伏角變化在1°~18°之間,縱剖面上呈向西跌落的階梯狀,諸鑽孔產層多位於同一構造階地。區內承壓水的補給主要來自黃河東岸,水流方向自東向西,氣水界面西傾,從而在構造階地部位形成低位能區,並形成凸鏡狀構造鼻-水動力復合圈閉氣藏。
三交-離柳礦區地下水為承壓水,含6個含水層,煤層本身無水。由淺部到深部水的礦化度逐步增加,表明地下水由東向西、由淺向深流動,水動力淺部強、深部弱。地下水動力可阻止煤層氣向淺部運移擴散。因此,在風化帶內煤層氣含量低,隨埋深增加在良好水動力封閉作用下煤層氣在深部富集。另外,奧陶系灰岩岩溶型裂隙含水層富水強、水頭高、承壓;太原組灰岩岩溶型裂隙含水層、二疊系砂岩裂隙含水層富水弱,地下水受大氣降水補給,徑流量小;同時,各含水層間均有良好隔水層,基本無水力聯系,因而對煤層氣保存極為有利。
鄉寧礦區處於承壓水區斜坡帶。該區含水層與隔水層呈互層狀,每一含水層均為單一的承壓含水單元,各含水層間水力聯系弱,有利於形成大型承壓水封堵氣藏。
5. 淮南煤田開采地質條件有哪些
淮南煤田以中抄厚傾煤層為主,襲構造復雜程度中等,一般開采條件尚可。第四系鬆散層厚0~800米,由東向由南向北增厚,其中含砂礫及流砂層,建井需採用特殊鑿井法施工。礦坑充水主要為大氣降水及第四系砂層水的滲入,水文地質條件比較簡單,但太原組灰岩喀斯特水比較復雜,在地層倒轉或有斷層聯通過,對二疊紀煤層開采有影響。
6. 開灤煤田的地質條件是怎樣的
開灤煤田的煤層以中厚煤層為主,傾角由緩傾斜至急傾斜,地質條件總體上屬回中等。煤田水文地質答條件較復雜,有五個主要含水層,水量豐富,尤以煤系下伏奧陶紀石灰岩的岩溶裂隙水對礦井威脅最大,曾多次發生突水及特大型突水災害。瓦斯含量以向斜西北翼各礦井為高,屬高瓦斯礦井及瓦斯突出礦井;東南翼較低,一般為低瓦斯礦井。煤層自然發火期較長,一般無自燃現象。
7. 淮南煤田開採的地質條件是什麼
淮南煤田以中厚傾煤層為主,構造復雜程度中等,一般開采條件尚可。第四系鬆散層厚內0~800米,由東向由南向北容增厚,其中含砂礫及流砂層,建井需採用特殊鑿井法施工。礦坑充水主要為大氣降水及第四系砂層水的滲入,水文地質條件比較簡單,但太原組灰岩喀斯特水比較復雜,在地層倒轉或有斷層聯通過,對二疊紀煤層開采有影響。
8. 水文地質條件分析
依據水文地質的調查分析,主要分析是否有井泉露頭,水位、補給的源頭是內什麼?含水層的厚容度和岩性?區域水文地質的特徵如何?地質資料的分析注意地層岩性的特點和導水性、滲透性、保溫性、熱導率等指標,基本判斷該區斷裂的分布和走向,可能賦存地下水的地質條件和特徵。
9. 開灤煤田的地質條件是什麼
開灤煤田的煤層以中厚煤層為主,傾角由緩傾斜至急傾斜,地質條件總體上屬中專等。煤田水文屬地質條件較復雜,有五個主要含水層,水量豐富,尤以煤系下伏奧陶紀石灰岩的岩溶裂隙水對礦井威脅最大,曾多次發生突水及特大型突水災害。瓦斯含量以向斜西北翼各礦井為高,屬高瓦斯礦井及瓦斯突出礦井;東南翼較低,一般為低瓦斯礦井。煤層自然發火期較長,一般無自燃現象。
10. 十層煤底板突水水文地質條件劃分
通過上節對礦區突水水文地質條件的具體分析,清楚表明:淄博礦區十層煤底板,不論含水層的分層、厚度和富水性,還是隔水層的岩性、厚度及其隔水性都極不均一,變化很大,加上構造破壞強度也有強有弱。因此,對每一個具體地質塊段來說,突水的危險程度就有很大的差別,必須具體情況作具體分析。
根據煤層底板突水規律的分析認識,我們將淄博煤田十層煤底板突水水文地質條件劃分為條件較好區、條件中等區、條件較差區。
分區考慮的主要方面是隔水層厚度,徐灰富水性,堅硬岩層的比重和構造情況。但是由於造成底板突水的原因和條件是很復雜的,特別是對突水量的定量預測還不過關,不能用一個模式對這復雜的地質現象進行概括,目前對不同區段底板突水與否和突水類型及水量做出的預測只能是粗線條的。因此,關於十層煤底板突水水文地質條件的分區,還只能是以定性分析為主,初步提出一些定量指標作為參考。本次進行分區評價的條件是:
1)十層煤至奧灰的間距是否滿足各礦區P臨=f(h)判別式的要求,對照P水是否有一定的安全系數。P臨即一定隔水層厚度(h)所能承受的臨界水壓值,P水則是評價區的實際水壓,根據經驗認為:
P臨-P水<10kg/cm2,為較好區;
P臨-P水=6~10kg/cm2,為中等區;
P臨-P水<6kg/cm2,為較差區。
2)徐灰的分層及富水性。
若徐灰分層較多(3~4層),預測區段疏放水量小於1m3/min,水壓普遍低於7kg/cm2為較好區;
若徐灰分層多但區段水量1.1~4m3/min,壓力7~15kg/cm2為中等區。
若徐灰分層少,且區段水量大於4m3/min、水壓高於15kg/cm2為較差區。
3)徐灰與奧灰之間的間距。大於22m為較好區,18~22m為中等區,小於18m的為較差區。
4)隔水層中硬岩層所佔的比重。徐上砂岩、徐灰、徐下砂岩,可作為奧灰相對隔水層考慮時,包括硅質和鈣質膠結的砂岩和砂質頁岩在內視為硬岩層,則:
硬岩層所佔比重大於30%為較好區。
硬岩層所佔比重20%~30%為中等區。
硬岩層所佔比重小於20%為較差區。
5)奧灰頂面10~20m的富水情況,可作為分析參考條件。
6)構造條件。可大體分為構造簡單、中等、復雜3類情況。這只能根據生產開拓遇見的斷層節理的破壞強度和密度大致分類,不易嚴格定量,特別是在礦區總體分區評價中更是如此。當然在采區的評價中應根據每條斷層的產狀及斷距進行具體分析,沿斷層走向劃出一定范圍再依據上述條件加以具體分析評價。
以上1)、2)、6)為主要條件,其他為參考條件,若主要條件處於較好狀態,參考條件處於中等以上狀態,可定為條件較好區;若主要條件處於中等狀態,參考條件處於中等以上狀態可定為條件中等區;若主要條件雖然處於較好狀態但參考條件卻較差應定為中等或較差區;若主要條件是較差的,不管參考條件如何,均定為條件較差區。
根據上述原則,對照現有資料,淄博煤田的十層煤儲量區大致可以劃分為22個塊段,其中條件較好區5個,面積約40km2,地質儲量2850.9萬t;條件中等區10個,面積約67.2km2,地質儲量4682.5萬t;條件較差區7個,面積約30.5km2,地質儲量2576.5萬t。